Der Tiefenrausch ist eine häufige Ursache für einen Tauchunfall

Atemgase verändern sich in der Wassertiefe physikalisch, was physiologische und medizinische Folgen bei Taucher:innen haben kann. Sauerstoff beispielsweise wird beim Abtauchen in der Tiefe zunehmend toxisch. Gleichwohl ist die Gabe von 100% Sauerstoff die wichtigste therapeutische Massnahme bei der Dekompressionserkrankung. Der Arbeits-, Tauch- und Notfallmediziner Dr. med. Christian Wölfel, Leiter der Medizinservices bei der Lonza in Visp und medizinischer Direktor von Divers Alert Network (DAN) Europe Suisse, erklärte in einem Vortrag am FOMF Notfallmedizin Update Refresher, warum dies kein Widerspruch ist, und ging auch auf viele andere interessante tauchmedizinische Aspekte ein.

Sorgen machen müssen sich Tauchmediziner:innen vor allem um die Scubataucher:innen. Sie sind, anders als Menschen, die in einem Tauchboot oder einem Panzertauchanzug untertauchen, nicht vor dem Umgebungsdruck geschützt. Ihre Gasflaschen haben einen Atemregler, der den Flaschendruck (meist 200bar) in mehreren Stufen jeweils auf den Wasserdruck der Umgebung senkt.

Luft ist das häufigste Atemgasgemisch, das zum Tauchen verwendet wird. «Reiner Sauerstoff wird nur bei speziellen Tauchtechniken und zur Dekompression verwendet», sagte Wölfel. Es gibt aber verschiedene Atemgasgemische, zum Beispiel mit Helium oder mit weniger Stickstoff und mehr Sauerstoff. Dieses Nitrox-Gas kommt beim Tauchen öfter zum Einsatz.

Physikalische Gesetze und ihre (patho)physiologischen Auswirkungen

«Mit dem Atemgas und dem Umgebungsdruck beginnen die Probleme, nämlich mit den erhöhten Partialdrücken», so der Tauchmediziner.

Der wachsende Druck in der Wassertiefe verändert die physikalischen Eigenschaften der Gase, was physiologische und medizinische Folgen nach sich ziehen kann. Ein Druck von 1bar, was ungefähr dem normalen Umgebungsdruck im Flachland entspricht, setzt sich bei einem Luftgemisch bestehend aus 78% N₂ und 21% O₂ gemäss dem Gesetz von Dalton (p_gesamt = p₁+p₂+…+p_n) aus 0,78bar vom Stickstoff und 0,210bar vom Sauerstoff zusammen. In 10m Tiefe beträgt der Druck etwa 2bar, die Luft enthält immer noch 78% Stickstoff, der Partialdruck von N₂ (pN₂) beträgt nun aber 1,56bar und der pO₂ 0,42bar. «Stickstoff ist inert, wird nicht verstoffwechselt, wird dem Druckgradienten folgen und sich in den Geweben lösen, aber dazu später mehr», so Wölfel.

Tiefenrausch

Die Veränderung des Partialdrucks unter zunehmendem Umgebungsdruck in der Tiefe hat (patho)physiologische Auswirkungen. Eine davon ist die narkotisierende Wirkung von Stickstoff. Mit zunehmender Wassertiefe benötigen Taucher:innen kontinuierlich mehr Zeit, um eine bestimmte Aufgabe zu lösen, und machen dabei immer mehr Fehler. «Die narkotisierende Wirkung kann mit einem Alkoholrausch verglichen werden. Unter Tauchmediziner:innen sprechen wir auch von der sogenannten Martini-Regel, die besagt, dass 10 bis 15 Meter Tauchtiefe der Wirkung eines Glases Martini entspricht. Ab 30 Metern Tiefe wird man schon etwas unvorsichtig», so Wölfel. Ab einem pN₂ von 7bar (90m Tiefe) tritt eine Bewusstlosigkeit auf. Dieser Tiefenrausch ist denn auch eine häufige Ursache für Tauchunfälle.

ZNS-Manifestationen und Grand-Mal-Anfälle

Ein weiteres Problem ist, dass Sauerstoff mit steigendem Partialdruck toxisch wird. Ein pO₂ >0,5bar kann den Lorrain-Smith-Effekt auslösen, der sich langsam entwickelt, reversibel ist und deshalb tauchmedizinisch weniger von Belang ist. Relevant, aber zum Teil weniger bekannt sind jedoch die ZNS-Manifestationen, die bei ab einem pO₂ >1,4bar möglich sind. Ab einem pO₂ von 2,5–3bar treten mit grosser Wahrscheinlichkeit Grand-Mal-Anfälle auf. «Diese Anfälle sind unberechenbar und können die Taucher:innen unvorbereitet treffen», so Wölfel.

Barotrauma

Druckveränderungen wirken sich laut dem Gesetz von Boyle-Mariotte auch auf das Gasvolumen aus (p x V = konstant). Mit steigendem Partialdruck wird das Gas zunehmend komprimiert, bei sinkendem Partialdruck dehnt es sich zunehmend aus. Dies kann beim Auftauchen zu Gasembolien und beim Abtauchen zu Blutungen und Hyperämien führen. Ein Beispiel dafür ist das Unterdruck-Barotrauma in der Maskenregion mit Einblutungen in die Bindehaut, wenn kein Druckausgleich in der Maske gemacht wird. «Barotraumata sind in allen natürlich oder künstlich gasgefüllten Hohlräumen möglich», erläuterte Wölfel.

Dekompressionserkrankung (DCI)

Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit den physikalischen Veränderungen der Gase ist die Sättigung. Laut dem Gesetz von Henry ist die Menge eines Gases, das sich bei konstanter Temperatur in einer Flüssigkeit löst, direkt proportional zum Partialdruck. Beim Abtauchen nimmt der pN₂ im Atemgas zu und es löst sich allmählich mehr Stickstoff im Blut und im Gewebe. Da Stickstoff nicht verstoffwechselt wird, muss er beim Auftauchen wieder abgeatmet werden. Dieser Prozess braucht eine gewisse Zeit, weshalb das Auftauchen langsam erfolgen muss. «Taucht man zu schnell auf, kommt es zur Bläschenbildung in Blut und Gewebe, zur klassischen Dekompressionskrankheit («decompression sickness», DCS)», erklärte der Tauchmediziner.

Dekompressionserkrankung («decompression illness», DCI) ist ein Übergriff für zwei Pathologien: die Dekompressionskrankheit (DCS) und die arterielle Gasembolie (AGE) nach einem Überdruck-Barotrauma der Lunge. Ältere Begriffe wie Druckfallerkrankung, Taucher-, Bläschen-, Caisson-Krankheit usw. gelten als obsolet und sollen nicht mehr verwendet werden.

Beim Lungenüberdruck-Barotrauma kommt es zu einer Überblähung («air trapping») in der Lunge oder Teilen davon. «Auch wenn nur ein kleines Areal überbläht ist, kann dies sehr gefährlich sein», so Wölfel. In der Folge können eine arterielle Gasembolie oder, wenn Alveolen rupturieren und die viszerale Pleura beschädigt wird, je nach Lokalisation entweder ein Mediastinalemphysem oder ein Pneumothorax auftreten. In den allermeisten Fällen findet man eine Mischung aus allen drei.

Die klinischen Bilder von DCS und AGE sind sehr ähnlich. «Eine Unterscheidung der beiden ist aber weder präklinisch noch in der Klinik nötig, da die Bläschen in Blut und Gewebe, egal woher sie kommen, die gleichen Folgen haben. Nämlich eine mechanische Gewebeschädigung, eine Ischämie/Hypoxie distal der Verschlussstelle, eine Inflammation mit Ausschüttung von Entzündungsmediatoren und Aktivierung des Komplementsystems sowie einen Endotheldefekt mit Aktivierung der Gerinnungskaskade, einem «capillary leak syndrome», ausgedehnten Ödemen und intravasalem Volumenmangel.

Tauchunfälle passieren auch bei Einhalten der Tauchregeln

Die Voraussetzung für das Auftreten einer DCI ist das Atmen unter Wasser. Beim Apnoetauchen tritt sie nur in sehr seltenen und in speziellen Fällen auf. Das Tauchgangsprofil ist für die Anamnese bei DCI von untergeordneter Bedeutung, da schwere Tauchunfälle auch bei geringer Tiefe und kurzer Dauer möglich sind. Auch Tauchcomputer und -tabellen liefern keinen zuverlässigen Schutz. «Jede Gesundheitsstörung nach dem Tauchgang ist, auch wenn die Taucherin oder der Taucher glaubhaft beteuert, die Tauchregeln befolgt zu haben, bis zum Beweis des Gegenteils ein Tauchunfall», betonte Wölfel. Die wichtigsten Risikofaktoren, die auch bei scheinbar unproblematischen Tauchprofilen zu einer DCI führen können, sind Wiederholungstauchgänge (z.B. während Tauchferien) und Kälte (z.B. beim Tauchen in Schweizer Gewässern).

Am wichtigsten ist die Gabe von Sauerstoff

Medizinisch relevant ist die Einteilung in zwei Symptomstufen, die eine unterschiedliche Behandlung erfordern. Bei der DCI I reicht zur Behandlung eine normobare Oxygenation, also die Gabe von 100% Sauerstoff, während bei DCI II eine hyperbare Oxigenation in der Druckkammer zwingend ist.

«Bei einer DCI I fühlen sich die Betroffenen meist etwas unwohl, es können Juckreiz (‹Taucherflöhe›), eventuell eine Cutis marmorata im Reithosenbereich oder Lymphödeme auftreten», so der Tauchmediziner. Auch Schmerzen sind ein häufiges Symptom. Sie entstehen hauptsächlich durch Bläschen in den Gelenken, insbesondere in den bradytrophen Geweben (Bandapparat und Knorpelgewebe) und zwingen Taucher:innen oft zu einer Schonhaltung. Auch zentrale Schmerzen können auftreten, etwa wenn sich Bläschen im Rückenmark gebildet haben. Die Prognose ist in diesem Fall sehr viel schlechter, es können Schäden und Lähmungen zurückbleiben. «Bei einer DCI ist es deshalb wichtig, zwischen Gelenk- und gürtelförmigen Thoraxschmerzen zu unterscheiden», betonte Wölfel.

Bei der DCI II stehen neurologische und kardiopulmonale Symptome im Vordergrund. Dazu gehören auf der neurologischen Seite Parästhesien, Hemi- und/oder Paraparesen, Harnverhalt, Seh-, Hör- und Sprachstörungen, Schwindel, Übelkeit/Erbrechen, Bewusstseinsstörungen sowie Bewusstlosigkeit und auf der kardiopulmonalen Seite sog. «Chokes» (Dyspnoe/Hustenanfälle) sowie Symptome eines akuten Koronarsyndroms. Der Verlauf ist dynamisch. «Bei arteriellen Gasembolien treten Symptome mitunter sehr rasch auf, wenn die Taucherin oder der Taucher noch unter Wasser ist oder wenn sie/er die Wasseroberfläche erreicht. Die Symptome können aber auch erst 24 Stunden oder bei einem Höhenaufenthalt sogar erst 48 Stunden nach einem Tauchgang auftreten», so der Experte. Symptome, die zunehmen, sind immer schwere Symptome. Dies gilt auch für Hautsymptome: Breiten sie sich aus, liegt eine DCI II vor.

Die Diagnostik darf die Druckkammerbehandlung nie verzögern

Die Diagnostik der DCI beinhaltet präklinisch das Erfassen der Vitalparameter sowie einen Neurostatus inklusive Verlaufsuntersuchungen während des Transports. In der Klinik können ein Thoraxröntgen oder eine Sonografie zum Ausschluss eines Pneumothorax hilfreich sein sowie eine Laboruntersuchung mit Hämatogramm und eventuell der Bestimmung der Kreatinkinase, da sich bei einem schweren Tauchunfall ein Crush-Syndrom entwickeln kann. «Die Diagnostik darf aber nie eine Druckkammerbehandlung verzögern, verzichten Sie also auf MRI und arterielle Blutgasanalyse», betonte der Referent.

Spezifische Medikamente gibt es für die Behandlung der DCI keine. Die wichtigste Therapie ist das Atmen von 100% Sauerstoff – und dies unabhängig von der O₂-Sättigung. «Das Zuführen von stickstofffreiem Atemgas beschleunigt die Denitrogenisierung und fördert die Mikrozirkulation», erklärte Wölfel. Weiter sollte die Patientin oder der Patient nach einem Tauchunfall rehydriert und flach auf dem Rücken gelagert werden, ggf. sind eine Drainage eines Pneumothorax, ein invasives Monitoring (ZVK, Arterienkatheter), ein Blasenkatheter und bei Koma oder respiratorischer Insuffizienz eine Intubation nötig. «Generell gilt: Je früher die Symptome beginnen und je schneller sie progredient sind, desto aggressiver muss therapiert werden», so Wölfel.

Um der Sauerstofftoxizität entgegenzuwirken, wird die Gabe von 100% Sauerstoff immer wieder kurzzeitig unterbrochen. Dies verzögert vor allem die pulmonale Toxizität. Gelegentlich treten in der Druckkammer trotzdem Krampfanfälle auf. Diese sind aber selbstlimitierend und bleiben ohne Folgen, wenn die Sauerstoffgabe sofort abgestellt wird.

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